计算机网络之一：概述

计算机网络（第6版）学习笔记

计算机网络向用户提供的最重要的功能： 

（1） 连通性 — 用户信息交换 

（2） 资源共享

1.1 互联网

网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。

互联网是网络的网络。（网络通过路由器互连，构成更大的网络）

连接到因特网上的计算机称为主机（host）。

网络把多台计算机连在一起，因特网把许多网络连在一起。

1.2 因特网发展阶段

第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。 

1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。

internet，互联网—计算机网络互连 

Internet，因特网—世界上最大的互联网

第二阶段：三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。

第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。因特网服务提供商

1.3 因特网的组成

因特网的工作方式

(1) 边缘部分【端系统】 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。 

(2) 核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

边缘部分：两种通信方式

在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：

（1）客户-服务器方式（C/S 方式）

即Client/Server方式

客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

客户-服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

客户是服务的请求方，客户程序必须知道服务器程序的地址。 

服务器是服务的提供方，系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。。 

（2）对等方式（P2P 方式）

即 Peer-to-Peer方式 

对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。

point-to-point是点到点协议。 

而peer-to-peer(P2P)是对等网络结构，即机子之间都可以互为服务器或客户机。

核心部分

在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。 
路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

（1）电路交换

从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

电路交换必定是面向连接的。 

电路交换的三个阶段：建立连接、通信、释放连接

电路交换传送计算机数据效率低。计算机数据具有突发性。这导致通信线路的利用率很低。

（2）报文转换

基于存储转发原理，使用长报文不分组。

（3）分组交换

步骤：

1 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 

2 每一个数据段前面添加上首部构成分组。 

3 分组交换网以“分组”作为数据传输单元，依次把各分组发送到接收端。 

4 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

分组首部的重要性：每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

路由器处理分组是：（存储转发）

主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。 

路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。（放入缓存，查找转发表，发出）

分组转换问题

1 各结点（路由）存储转发需要排队，产生时延。 

2 分组必须携带首部。

1.6 计算机网络性能

性能指标

比特（bit）是计算机中数据量的单位 
速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。 

速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等

带宽是数字信道所能传送的“最高数据率” 

单位是“比特每秒”，Mb/s或 b/s (bit/s)。 

请注意：在计算机界，K M G T

吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。

时延 

1.7 计算机网络的体系结构

国际标准OSI 

非国际标准TCP/IP 

TCP/IP 常被称为事实上的国际标准。

网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

网络协议的组成要素

n语法     数据与控制信息的结构或格式 。

n语义     需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。

n同步    事件实现顺序的详细说明。

nTCP/IP
是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。
采用一种只有五层协议的体系结构 。



五层协议的体系结构
1. 应用层
直接为用户的应用进程提供服务。
应用层协议：HTTP协议、邮件SMTP协议、文本传输协议FTP等

2. 运输层
负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。（复用指多个应用层进程同时使用运输层的服务，分用是运输层将收到的信息交付给应用层的进程）
协议：
（1）传输控制协议TCP：面向连接，数据传输单位：报文段，可靠的
（2）用户数据报协议UDP：无连接，数据传输单位：用户数据报，不可靠（尽最大努力交付）。

3. 网络层
负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。
协议：IP协议
分组，称为IP数据报
网络层的另一个任务：选择合适的路由，使运输层产生的分组，能够通过路由找到目的主机。

4. 数据链路层
将在网络层交下来的数据报组装成帧（frame)，在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。

5. 物理层
透明地传送比特流